基于O+O 層次化項目驅動的“無線傳感器網絡”個性教學法探索

重慶理工大學電子信息工程系 賀偉凇

“無線傳感器網絡”是我校電子信息工程、通信工程等專業的專業選修課。無線傳感器網絡(WSN, Wireless Sensor Networks)是集現代傳感器技術、微電機技術、網絡通信技術于一體的綜合智能信息系統，具有廣泛的應用前景，是目前非常活躍的一個領域。該課程可以讓學生了解WSN 的體系結構和網絡管理技術，掌握WSN 中的編碼與調制技術、MAC 協議、路由協議等通信與組網技術，了解WSN 的拓撲控制技術、命名與尋址技術、定位技術、目標跟蹤技術、時間同步技術和安全機制等支撐技術，掌握WSN 軟硬件開發平臺和仿真環境的搭建與使用，為進一步研究和從事無線傳感器網絡應用開發和工程實踐提供良好的基礎。本課程同時也是物聯網工程專業的核心基礎課。物聯網、大數據、云計算、移動互聯網、下一代無線移動通信網是當前信息通信工程領域的熱門話題，對于電子信息工程、通信工程專業的學生來說，通過“無線傳感器網絡”課程，可以深入探索物聯網核心技術，課程的主要目標是“做中學，體驗WSN 工程技術”。當前大規模在線開放課程(MOOC:Massive Open Online Course，)作為一種新型在線教育模式及其伴隨而來的顛倒課堂理念將深刻影響傳統課堂教學模式。傳統的以教師為中心的課堂講授教學方法不再適合移動互聯網隨處可用情況下的課程教學，因此“無線傳感器網絡”課程教學模式的改革也勢在必行。當前線上線下（O+O,Online+Offline）技術非常流行，因此，基于O+O 層次化項目驅動的個性教學法是以各類工程項目為中心，通過對在線、離線學習資源(電子文獻、開源代碼、紙質文獻等) 的積極主動應用，在工程項目任務的驅動下，進行線下自主探索和線上互動協作研討，在完成既定學習目標的同時，完成項目目標。基于O+O 的層次化項目驅動個性教學法在“無線傳感器網絡”課程教學中，使學生圍繞一個給定的項目，有重點、有主次地通過線下、線上途徑了解項目相關理論技術，有效地提高了課程學習興趣，充分培養學生的線下自主學習能力、線上協作交流探討能力和創新能力。

一、基于O+O 的層次化項目驅動個性教學法探索

1.基于O+O 的層次化項目驅動個性教學法

基于O+O 的層次化任務驅動個性教學法是一種新型課程教學方法，就是教師根據課程教學內容或要求，在充分了解學生的興趣個性基礎上，設計出多個課程相關的工程項目，工程項目分為基礎、綜合和創新三個層次，然后以工程項目為目標，引導學生線上、線下搜集有關電子文獻、開源代碼及紙質文獻資料，開展獨立思考，根據個性興趣自由組隊，進行協作式項目開發實踐，同時針對工程項目遇到的問題進行線上交流探討，培養學生的實際解決工程問題的能力。基于O+O 的層次化項目驅動個性教學法以具體的工程項目為核心，以充分尊重學生個性興趣為基礎，學生自主選擇感興趣的工程項目或者自擬工程項目并經教師審核，完成工程項目任務。基于O+O 層次化項目驅動個性教學法充分挖掘學生的個性特點，遇到個人無法解決的問題，再通過線上協作探討交流的方式進一步解決。基于O+O 的層次化項目驅動個性教學法的基本環節包括: 了解個性興趣、工程項目確定、自主學習、線上協作學習、工程項目評估。

2.基于O+O 的層次化項目驅動個性教學法在“無線傳感器網絡”課程中的應用

基于O+O 的層次化項目驅動的個性教學法模型，可以看到，教師充分結合學生的個性興趣，根據WSN 領域的最新動態，建設工程項目庫，工程項目分為三個不同的層次，分別是基礎型、綜合型、創新型。其中每個層次用不同的項目進行驅動。

（1）基礎型。基礎型項目主要讓學生掌握課堂上學到的WSN 通信協議的基本原理和方法。其基本內容和目前的教學內容相似，主要設計內容為: WSN 物理層實驗，掌握基于MATLAB、SystemVUE 的WSN 物理層調制技術仿真；利用定時器控制LED 實驗，掌握基于Matlab、NS、OPNET、SystemVUE 的WSN 網絡仿真平臺的搭建，掌握基于TinyOS 開發平臺的搭建以及nesC 程序設計; 利用Task 控制LED；利用Timer 控制LED；照度傳感器控制；溫度和濕度采集；紅外線傳感器控制。這些都是在教材上反復強調的內容，是WSN 開發的基礎，學生根據自己個性、興趣進行選擇相應的項目，自由組隊，通過實際動手開發，正確理解并掌握WSN 的基本理論知識和基本實驗技能。

（2）綜合型。綜合型項目將多種網絡通信技術和多個知識點融入到一個實驗項目中。教師提出一些候選項目，例如：智能小車ZigBee 通信；智能小車自主導航；基于RFID 的道路車流量自動識別；智能小車RFID 讀寫；智能電網煙霧傳感器調節、數據采集。學生根據自己的興趣和個性，可以選擇給定的項目也可以自擬題目，學生自由組合成一個項目小組，對項目目的進行分析，提出實現方案設計并完成項目任務。

（3）創新型。創新型項目給定設計要求，例如，讓學生設計一個基于Android 平臺的無線傳感器網絡應用，主要功能是能夠實現室內導航定位。此外，還可以根據WSN 熱點或學生感興趣的課題選擇其他的題目。題目主要由學生提出、教師審核，由學生自由組合成一個小組完成，完成后要進行答辯，由教師評估任務結果，優秀項目可以推薦申請專利，或者形成論文發表或者用于創業。創新型任務可以有多種設計方案。

二、項目評估

項目任務的評估主要通過現場演示、答辯、提交項目詳細報告完成。對學生的評估可以分為兩個方面。

1.現場演示與PPT 答辯。本課程一般由學生根據個性興趣自由組合為一個個小組來共同實現。除了現場檢查項目成果，還要進行現場演示及5分鐘的PPT 項目答辯，主要考查學生線上線下查閱文獻資料、線下自主分析和歸納問題、協作開發能力和表達能力。這些能力在最后的成績中要占相當一部分比重，從而實現通過項目體驗提高學生“做中學”的目的。

2.對項目詳細報告的格式和內容作出嚴格要求。項目詳細報告主要內容需要包括:項目的國內外現狀、項目總體設計、模塊詳細設計、項目運行、測試結果、結論及未來展望、參考文獻、詳細代碼附錄。學生在撰寫項目報告的過程中，選1位同學作為組長，以小組為單位，分工協作。成績計算的時候，小組成員的成績基本一樣，可根據實際貢獻情況，略有差異。

三、結束語

本文在分析移動互聯網盛行背景下《無線傳感器網絡》教學現狀的情況下，對基于O+O 的個性教學法進行了探討，嘗試將該教學法應用于“無線傳感器網絡”課程，描述了該教學法的頂層設計、實施和評估。通過實踐教學表明，采用基于O+O的層次化項目驅動個性教學法對于改善教學效果、提高學生的主動學習興趣具有推動作用。我們計劃在進一步細化和調研的基礎上改進本教學法，為提高本科教學質量而努力。

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